Den främsta kritiken om kärnfusion har varit att dess stora potential som kommersiell energikälla alltid har varit utom räckhåll.

Men en grupp av landets främsta fusionsforskare och forskare publicerade just en rapport till energidepartementet som uppmanar USA att bygga en fusionspilotanläggning vid 2040 -talet. Rapporten på 80 sidor, skriven av Fusion Energy Sciences Advisory Committee, var två år på gång.

"Det som verkligen framkom starkt ur detta är en verklig känsla av att fusionsenergivetenskapens portfölj verkligen borde svänga mot ett energimission och förverkligandet av det uppdraget är utveckling och drift av en fusionspilotanläggning på 2040 -talet, "sa Wayne Solomon, som fungerade som kommitté medordförande. "Det (måldatumet) är en linje-i-sanden-typ av saker."

Rapporten visar en strategisk väg för USA när den försöker utveckla kärnfusion som en praktiskt taget obegränsad källa till kolfri energi.

Kärnfusion skiljer sig från klyvning, vilket är processen som används i kommersiella kärnkraftverk, till exempel den nu slutna kärnkraftsgenereringsstationen San Onofre. Klyvning klyver atomernas kärnor för att skapa kraft medan fusion får vätkärnor att kollidera och smälta in i heliumatomer som frigör enorma mängder energi - i huvudsak släpper ut samma mängd energi som driver stjärnor.

Fusionstekniken var avgörande för utvecklingen av vätebomben på 1950 -talet men en fredlig, kommersiell applikation för fusion som energikälla har lockat forskare i årtionden.

Medan operatörer av klyvningsanläggningar måste hantera radioaktivt använt bränsle, eller avfall, som är kvar, halveringstiden för de flesta radioisotoper som ingår i fusion är lägre än tio år och komponenterna som aktiveras i en fusionsreaktor är tillräckligt låga för att återanvändas eller återanvändas inom 100 år.

När störningar uppstår under fusionsprocessen, plasman svalnar inom några sekunder och reaktionen avbryts, därigenom förhindras risken för en sammanbrott eller olycka som den i Fukushima.

"Det har verkligen en stor potential att tillgodose mänsklighetens energibehov, nu och in i framtiden, på en nivå som förmodligen inget annat faktiskt kan göra, "sade Salomo, som också är chef för Science and Technology for Magnetic Fusion Energy på General Atomics, San Diego -företaget länge associerat med fusionsforskning.

Men det finns inga kommersiella fusionsreaktorer. Faktiskt, fusionskraft har genererats endast under mycket korta perioder i laboratoriet, vilket ledde till en felaktig observation som gjorts genom åren av skeptiker om att fusion som elkälla alltid är 30 år bort.

År 2018, energiavdelningen uppmanade Fusion Energy Sciences rådgivande kommitté att ta fram en långsiktig strategi för fusion som energikälla. Kommittén nådde ut till breda delar av fusionsgemenskapen och rapporten som kom ut i mitten av december har fått ett brett stöd.

Förutom uppmaningen om en pilotanläggning på 2040 -talet, utskottet rekommenderar experimentella anläggningar för att bättre förstå plasmavetenskap och teknik.

Vad är plasma? Vid de extrema temperaturer som behövs för kärnfusion, elektroner separeras från kärnor och en gas blir till en plasma - ett joniserat tillstånd av materia. Fusionsenergi och plasma är oupplösligt kopplade, med en fusionsreaktor som kräver en "brinnande plasma" som är begränsad och kontrollerad i dess kärna.

Framsteg inom plasmavetenskap har gjorts vid DIII-D National Fusion Facility som General Atomics driver som entreprenör för Department of Energy. På DIII-D, en munkformad metallvakuumkammare som kallas en tokamak är omgiven av otroligt kraftfulla magneter. Bränsle som består av väteisotoper kan omvandlas till plasma genom att värma bränslet till mer än 150 miljoner grader Fahrenheit.

Mycket mer framsteg inom fusion förväntas på ITER, ett internationellt projekt på flera miljarder dollar under uppbyggnad i Frankrike. USA är en av de globala partnerna i experimentet - faktiskt General Atomics levererar en av projektets nyckelelement - som förväntas starta sin verksamhet i december 2025.

Men ITER kommer inte att fånga den energi den kommer att producera som el. Snarare, det hoppas kunna bana väg för utvecklingen av framtida fusionskraftverk.

Fusion Energy Sciences Advisory Committee -rapporten kräver att man bygger på vad man lär sig på ITER.

"Nu är det dags att aggressivt gå mot utplacering av fusionsenergi, sa rapporten, som enhälligt godkändes av kommitténs 22 ledamöter, som inkluderade två medlemmar från San Diego - Solomon och Christopher Holland vid UC San Diego.

Kommitténs rapport varnade för att USA riskerar att hamna efter andra länder inom fusionsforskning, utveckling och verksamhet. Men det gav ingen uppskattning av kostnaden för en pilotfusionsanläggning eller gav förslag på potentiella platser.

I detta tidiga skede, Solomon sa att kommittén inte ville riskera en gissning.

"Det finns mycket olika åsikter om hur mycket en viss anläggning kan behöva kosta eller vad dess specifika uppdrag egentligen bör innebära, "Sa Salomo, "så vi bestämde oss för att inte gå den vägen."

Rapporten går nu till Department of Energy's Fusion Energy Sciences -kontor, som kommer att väga rekommendationerna och överväga vad som bör genomföras och vilka finansieringsbegäranden som ska lämnas till kongressen.

Solomon sa att rapporten har fått "positiv feedback" från personal på Capitol Hill. Det kommer att bli en förändring på toppen av energidepartementet, med tillträdande president Joe Biden som nominerar före detta Michigan-regeringen Jennifer Granholm till sekreterare.

"Fusion har generellt haft starkt tvådelat stöd, "Salomo sa." Och med tanke på att den nya administrationen har visat ett intresse för att hantera klimatförändringar och liknande, Jag hoppas och förväntar mig att detta ska få fortsatt stöd. "

2021 San Diego Union-Tribune.
Distribueras av Tribune Content Agency, LLC.